出典: 「IAU 2006総会:決議5および6」(PDF)。IAU。2006年8月24日。2009年6月20日にオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2009年6月23日取得。
惑星という言葉の定義は、古代ギリシャ人がこの言葉を造語して以来、幾度となく変化してきた。ギリシャの天文学者は、空を移動するように見える星のような天体を指して、 ἀστέρες πλανῆται ( asteres planetai )、「さまよう星」という言葉を用いた。数千年の間に、この言葉は太陽や月、衛星や小惑星など、さまざまな天体を含むようになった。
現代天文学において、惑星には大きく分けて2つの概念がある。惑星とは、その領域を力学的に支配する天体(つまり、近傍の他の小さな天体の運命を左右する天体)と定義されるか、あるいは静水圧平衡状態にある天体(重力によって丸みを帯び、圧縮された天体)と定義される。これらは、力学的支配の定義と地球物理学的定義として特徴づけられる。
惑星の明確な定義の問題は、 2005 年 1 月に、当時認められていた最小の惑星である冥王星よりも質量が大きい太陽系外天体エリスの発見によって頂点に達した。[ 1 ] 2006 年 8 月の回答で、命名法の問題を解決する責任を負う国際的な統括機関として天文学者から認められている国際天文学連合(IAU) は、プラハでの会議中に、惑星の IAU 定義に関する決定を発表した。この定義は、太陽系のみに適用される (ただし、系外惑星については 2003 年に検討されていた) が、惑星とは、太陽の周りを公転し、自身の重力によって球形になるのに十分な質量を持ち、軌道に近づくより小さな天体を「その周辺から排除した」天体であると述べている。冥王星はこれらの基準のうち最初の 2 つを満たしているが、3 つ目は満たしていないため、この正式な定義の下では惑星として認められない。国際天文学連合(IAU)の決定は、すべての論争を解決したわけではない。多くの天文学者はこの決定を受け入れているものの、一部の惑星科学者はこれを完全に拒否し、代わりに地球物理学的あるいはそれに類する定義を提案している。

惑星に関する知識は歴史よりも古く、ほとんどの文明に共通しているが、「惑星」という言葉は古代ギリシャに遡る。ほとんどのギリシャ人は、地球は静止しており、地動説に従って宇宙の中心にあると信じており、空の物体、そして空そのものが地球の周りを回っていると考えていた(例外は、初期の地動説を提唱したサモスのアリスタルコスである)。ギリシャの天文学者は、一年を通して移動する星のような天体を表すために、ἀστέρες πλανῆται ( asteres planetai )、「さまよう星」[ 2 ] [ 3 ]という用語を用いた。これは、互いに相対的に動かない「固定星」 ἀστέρες ἀπλανεῖς ( asteres aplaneis ) とは対照的である。ギリシャ人が知っていた、現在「惑星」と呼ばれている5つの天体は、肉眼で見えるもの(明るいものから暗いものへ)で、金星、木星、水星、火星、土星である。ギリシャ・ローマの宇宙論では、太陽と月を含めて7つの惑星が一般的に考えられていた(現代の占星術の場合と同様)。しかし、多くの古代の天文学者が5つの星のような惑星を太陽と月とは区別していたため、この点には多少の曖昧さがある。19世紀のドイツの博物学者アレクサンダー・フォン・フンボルトは著書『宇宙』の中で、
絶えず変化する相対位置と距離によって、遠い古代からずっと「固定星」の天の「さまようことのない球体」とは区別されてきた7つの天体のうち、水星、金星、火星、木星、土星の5つだけが星の外観を呈している。「五つのさまよう星」である。一方、太陽と月は、その円盤の大きさ、人間にとっての重要性、神話体系における位置づけから、別に分類されてきた。[ 4 ]
紀元前360年頃に書かれたプラトンの『ティマイオス』では、「太陽と月、そして惑星と呼ばれる他の5つの星」について言及している。[ 5 ]プラトンの弟子アリストテレスも『天体論』で同様の区別をしている。「太陽と月の動きは、いくつかの惑星の動きよりも少ない」。[ 6 ]紀元前350年頃に哲学者エウドクソスが書いた天文学論文を詩にした『現象』[ 7 ]の中で、詩人アラトスは「星座と混じり合い、黄道十二星座のあらゆる方向をさまよいながら回転する他の5つの天体」について述べている。[ 8 ]
2世紀に書かれたプトレマイオスの『アルマゲスト』では、「太陽、月、そして5つの惑星」について言及している。[ 9 ]ヒュギヌスは、「多くの人がさまよう星と呼び、ギリシア人がプラネタと呼ぶ5つの星」について明確に述べている。[ 10 ]カエサル・アウグストゥスの時代に生きたラテン語の著述家で、詩『アストロノミカ』が現代占星術の主要な文献の1つと考えられているマルクス・マニリウスは、「十二星座は5つの部分に分けられる。なぜなら、天で一時的に明るく輝くさまよう星がそれだけの数あるからである」と述べている。[ 11 ]
7つの惑星を単一の視点から捉えた記述は、紀元前53年頃に書かれたキケロの『スキピオの夢』に見られる。そこでは、スキピオ・アフリカヌス の霊が「これらの球体のうち7つには惑星があり、各球体に1つずつ惑星があり、それらはすべて天の動きとは逆方向に動いている」と宣言している。[ 12 ]紀元77年に書かれた『博物誌』の中で、大プリニウスは「7つの星は、その動きのために惑星と呼ばれているが、それらよりもさまよう星はない」と述べている。[ 13 ] 5世紀のギリシャの詩人ノンノスは、彼の『ディオニュシアカ』の中で「私は7枚の石板に歴史の神託を持っており、その石板には7つの惑星の名前が記されている」と述べている。[ 10 ]

中世およびルネサンス期の著述家は、一般的に7つの惑星という考えを受け入れていました。中世の標準的な天文学入門書であるサクロボスコの『De Sphaera』では、太陽と月が惑星に含まれています[ 14 ] 。より高度な『Theorica planetarum』では「7つの惑星の理論」が提示され[ 15 ] 、アルフォンソ表の説明書では「表を用いて太陽、月、その他の惑星の平均運動量を求める方法」が示されています[ 16 ] 。14世紀の詩人ジョン・ゴワーは、彼の『Confessio Amantis』の中で、錬金術と惑星の関連性に言及し、「惑星の始まりの中で/金は太陽に傾けられ/銀の月がその役割を担う…」と書いており、太陽と月が惑星であったことを示しています。[ 17 ]地動説を否定したニコラウス・コペルニクスでさえ、太陽と月が惑星であるかどうかについては曖昧な態度をとっていた。コペルニクスは『天球回転論』の中で「太陽、月、惑星、恒星」を明確に区別しているが、[ 18 ]教皇パウルス3世への献呈文では「太陽と月、そして他の5つの惑星の運動」に言及している。[ 19 ]
コペルニクスの地動説が地球中心説に取って代わって受け入れられたとき、地球は惑星の中に位置づけられ、太陽と月は再分類され、惑星の理解における概念的な革命が必要となった。科学史家のトーマス・クーンが1962年の著書『科学革命の構造』で指摘したように:[ 20 ]
太陽に伝統的な「惑星」という称号を与えなかったコペルニクス派は、「惑星」の意味を変え、すべての天体が以前とは異なる見方をされる世界において、有用な区別を維持しようとした。コペルニクス主義に改宗した人は月を見て、「かつては月を惑星だと思っていたが、間違っていた」と言う。
コペルニクスは『天球回転論』の中で、地球を惑星として間接的に言及し、「この巻の後半で地球に帰する運動をこのように仮定し、長期間にわたる集中的な研究の結果、他の惑星の運動が地球の公転と相関しているならば…」と述べている[ 18 ]。ガリレオもまた、 『二つの主要な世界体系に関する対話』の中で、地球は惑星であると断言している。「地球は、月や他の惑星と同様に、円運動をする自然体の中に数えられるべきである。」[ 21 ]。

1781年、天文学者のウィリアム・ハーシェルは、捉えどころのない恒星視差を求めて空を探索していたところ、おうし座に彗星と呼んだ天体を発見した。高倍率でも単なる光の点にしか見えない恒星とは異なり、この天体の大きさは倍率に比例して大きくなった。この奇妙な天体が惑星である可能性は、ハーシェルには全く思い浮かばなかった。地球の外側にある5つの惑星は、古代から人類の宇宙観の一部であった。小惑星はまだ発見されていなかったため、望遠鏡で見つけることができる唯一の動く天体は彗星だった。[ 22 ]しかし、彗星とは異なり、この天体の軌道はほぼ円形で、黄道面内にあった。ハーシェルが「彗星」の発見を発表する前に、同僚の英国王室天文官ネヴィル・マスケリンは彼に手紙を書き、「何と呼べばいいのか分かりません。太陽に対してほぼ円形の軌道を描いて運動する通常の惑星である可能性もあれば、非常に偏心した楕円軌道を描いて運動する彗星である可能性もあります。まだコマや尾は見ていません」と述べている。[ 23 ]また、「彗星」は非常に遠く、単なる彗星では識別できないほど遠かった。最終的にそれは第7惑星として認識され、土星の父にちなんで天王星と名付けられた。
天王星の観測された軌道に重力によって生じた不規則性が、最終的に1846年の海王星の発見につながり、その後、海王星の軌道に不規則性があると推測されたことから、摂動天体(後に海王星の質量の過大評価によって生じた数学的なアーティファクトであることが判明)の探索が行われましたが、 1930年に冥王星が発見されました。当初は地球とほぼ同じ質量であると考えられていましたが、観測によって冥王星の推定質量は徐々に縮小し、最終的には地球のわずか500分の1であることが明らかになりました。これは、海王星の軌道に全く影響を与えないほど小さい質量です。[ 22 ] 1989年、ボイジャー2号は、不規則性は海王星の質量の過大評価によるものであると判断しました。[ 24 ]

コペルニクスが地球を惑星の一つに位置づけたとき、彼は月も地球の周りを公転する軌道上に位置づけ、月を最初に特定された自然衛星とした。1610年にガリレオが木星の4つの衛星を発見したとき、それらはコペルニクスの主張を裏付けるものとなった。なぜなら、他の惑星に衛星が存在するならば、地球にも衛星が存在するはずだからである。しかし、これらの天体が「惑星」であるかどうかについては、いくらか混乱が残っていた。ガリレオはそれらを「木星の周りを不均等な間隔と周期で驚くべき速さで飛び回る4つの惑星」と呼んだ。[ 25 ]同様に、クリスティアーン・ホイヘンスは1655年に土星最大の衛星タイタンを発見したとき、それを表現するために「planeta」(惑星)、「stella」(星)、「luna」(月)、そしてヨハネス・ケプラーが作った「satellite」(従者)など、多くの用語を用いた。[ 26 ] [ 27 ]ジョヴァンニ・カッシーニは、 1671年と1672年に土星の衛星イアペトゥスとレアを発見したことを発表した際、それらを「土星の周りの新しい惑星」と表現した。 [ 28 ]しかし、「Journal de Scavans」が1686年にカッシーニによる土星の2つの新しい衛星(ディオネとテティス)の発見を報じた際、それらは厳密には「衛星」と呼ばれ、土星が「主惑星」と呼ばれることもあった。[ 29 ]ウィリアム・ハーシェルが1787年に天王星の周りを公転する2つの天体(ティタニアとオベロン)の発見を発表した際、それらを「衛星」および「二次惑星」と呼んだ。[ 30 ]その後の自然衛星発見に関する報告はすべて「衛星」という用語のみを使用していたが、[ 31 ] 1868年の書籍「スミスの図解天文学」では衛星を「二次惑星」と呼んでいた。[ 32 ]

ウィリアム・ハーシェルによる天王星の発見の予期せぬ結果の一つは、惑星軌道の長半径の大きさを生成する数学関数であるボーデの法則を裏付けるように見えたことだった。天文学者たちはこの「法則」を無意味な偶然と考えていたが、天王星は法則が予測した距離とほぼ同じ距離に落下した。ボーデの法則は火星と木星の間にある天体も予測していたが、当時その天体は観測されていなかったため、天文学者たちはその領域に注目し、再び法則が裏付けられることを期待した。そしてついに1801年、天文学者のジュゼッペ・ピアッツィが、宇宙空間のまさに正しい位置にある小さな新世界、ケレスを発見した。この天体は新惑星として歓迎された。[ 33 ]
そして1802年、ハインリヒ・オルバースは、太陽からケレスとほぼ同じ距離にある2番目の「惑星」パラスを発見した。2つの惑星が同じ軌道を周回できるという事実は、何世紀にもわたる考え方を覆すものであった。 [ 34 ] 1804年には、同様の軌道にある別の天体、ジュノーが発見された。[ 33 ] 1807年、オルバースは、同様の軌道距離にある4番目の天体、ベスタを発見した。
ハーシェルは、これら4つの天体を小惑星(円盤が小さすぎて分解できず、星に似ていることから「星のような」という意味)という独自の分類を与えることを提案したが、ほとんどの天文学者はそれらを惑星と呼ぶことを好んだ。[ 33 ]この概念は、小惑星とまだ地図に載っていない星を区別するのが難しいため、1845年までこれら4つだけが知られている小惑星であったという事実によって定着した。 [ 35 ] [ 36 ]ハーシェルの死後、1828年の科学教科書では、小惑星は依然として惑星の中に数えられていた。[ 33 ]より精緻な星図の登場により、小惑星の探索が再開され、1845 年と 1847 年にカール・ルートヴィヒ・ヘンケによって 5 番目と 6 番目の小惑星が発見されました。 [ 36 ] 1851 年までに小惑星の数は 15 個に増え、発見順に名前の前に番号を付けて分類する新しい方法が採用され、意図せずして独自のカテゴリーに分類されました。ケレスは「(1) ケレス」、パラスは「(2) パラス」などとなりました。1860 年代までに、既知の小惑星の数は 100 個を超え、ヨーロッパと米国の天文台はそれらをまとめて「小惑星」または「小型惑星」と呼ぶようになりましたが、最初の 4 つの小惑星がこのように分類されるまでには時間がかかりました。[ 33 ]今日に至るまで、「小惑星」は太陽の周りを公転するすべての(彗星以外の)小天体の公式名称であり、新たに発見された天体はそれぞれ国際天文学連合の小惑星カタログに番号が付けられています。[ 37 ]
ケレスが惑星と認定されてから再評価されるまでの長い道のりは、1930年にクライド・トンボーによって発見されて間もなく惑星と命名された冥王星の物語に反映されている。天王星と海王星は、円軌道、大きな質量、黄道面への近さに基づいて惑星と宣言されていた。これらのどれも冥王星には当てはまらなかった。冥王星は巨大ガス惑星の領域にある小さな氷の天体で、軌道は黄道面のはるか上、さらには海王星の黄道面の内側にまで達していた。1978年、天文学者たちは冥王星最大の衛星カロンを発見し、それによって冥王星の質量を測定できた。冥王星は誰も予想していなかったほど小さく、地球の月のわずか6分の1の質量しかないことが判明した。しかし、今のところ、冥王星は他に類を見ない存在である。そして1992年から、天文学者たちは海王星の軌道の外側に、組成、大きさ、軌道特性が冥王星に似た氷の天体を多数発見し始めた。彼らは、仮説上のカイパーベルト(エッジワース・カイパーベルトとも呼ばれる)を発見したと結論付けた。カイパーベルトは氷の破片の帯であり、軌道周期が最大200年の「短周期」彗星の起源となっている。[ 38 ]
冥王星の軌道はこの範囲内にあるため、その惑星としての地位が疑問視されるようになった。多くの科学者は、小さな冥王星は、1世紀前にケレスがそうであったように、小惑星に再分類されるべきだと結論付けた。カリフォルニア工科大学のマイク・ブラウンは、「惑星」を「太陽系内で、同様の軌道にある他のすべての天体の総質量よりも質量が大きい天体」と再定義すべきだと提案した。[ 39 ]この質量制限以下の天体は小惑星になる。1999年、ハーバード大学小惑星センターのブライアン・G・マースデンは、冥王星を惑星としての公式な地位を維持したまま、小惑星番号10000を与えることを提案した。 [ 40 ] [ 41 ]冥王星の「降格」の可能性は世論の反発を招き、これに対し国際天文学連合は、当時冥王星を惑星リストから削除することを提案しているわけではないと明言した。[ 42 ] [ 43 ]
クワオアーやセドナなど、他のいくつかの太陽系外天体の発見により、冥王星が他の太陽系外天体とは異質であるという主張はますます弱まっていった。2005年7月29日、マイク・ブラウンとそのチームは、冥王星よりも質量が大きいことが確認された太陽系外天体の発見を発表し、エリスと名付けた。[ 44 ] [ 45 ]
天体の発見直後、それが「第10惑星」と呼べるかどうかについて多くの議論が交わされた。NASAは、それを第10惑星と表現するプレスリリースを発表したほどである。[ 46 ]しかし、エリスを第10惑星として受け入れるということは、暗黙のうちに冥王星を任意の最小サイズとする惑星の定義を要求するものであった。多くの天文学者は、惑星の定義は科学的にほとんど重要ではないと主張し、冥王星を惑星リストに「既得権」として加えることで、冥王星の歴史的な惑星としてのアイデンティティを認めることを好んだ。[ 47 ]
エリスの発見により、国際天文学連合(IAU)は定義策定を余儀なくされた。2003年のセドナ発見以来、すでに定義策定に取り組んでいたIAU加盟19名は、2005年10月、承認投票によって最終候補を3つに絞り込んだ。その定義は以下の通りである。
合意が得られなかったため、委員会はこれら 3 つの定義を2006 年 8 月にプラハで開催された IAU 総会でより広範な投票にかけることを決定し[ 50 ]、8 月 24 日に IAU は 3 つの提案のうち 2 つの要素を組み合わせた最終草案を投票にかけました。これは基本的に惑星と岩石(または新しい用語では太陽系の小天体)の中間の分類である準惑星を作成し、冥王星をケレスやエリスとともにその中に配置しました。 [ 51 ] [ 52 ]
したがって、国際天文学連合は、太陽系内の惑星およびその他の天体(衛星を除く)を、以下の3つの明確なカテゴリーに分類することを決議する。
- 「惑星」[ a ]とは、以下の特徴を持つ天体である。
- 「準惑星」とは、次のような天体のことです。
- 太陽の周りを公転している。
- 自身の重力が剛体力に打ち勝つのに十分な質量を持ち、静水圧平衡(ほぼ球形)の形状をとる。[ b ]
- 軌道周辺の地域を浄化しておらず、
- 衛星ではありません。
- 太陽を周回する衛星を除くその他のすべての物体は、総称して「小型太陽系天体」と呼ばれる。
国際天文学連合(IAU)はさらに以下の決議を行う。
- 冥王星は上記の定義によれば「準惑星」であり、海王星以遠天体の新たなカテゴリーの原型として認識されている。
投票は可決され、424人の天文学者が投票に参加した。[ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] IAUはまた、「惑星と準惑星は2つの異なる種類の天体である」と決議した。つまり、準惑星はその名前にもかかわらず、惑星とはみなされないということである。[ 55 ]
2006年9月13日、国際天文学連合はエリス、その衛星ディスノミア、冥王星を小惑星カタログに掲載し、それぞれ(134340)冥王星、(136199)エリス、(136199)エリスIディスノミアという公式の小惑星の名称を与えた。[ 56 ] 2003 EL 61、2005 FY 9、セドナ、クワオアーなどの他の可能性のある準惑星は、その地位に関する正式な決定が下されるまで、一時的に宙ぶらりんの状態に置かれていた。
2008年6月11日、国際天文学連合(IAU)執行委員会は、冥王星を原型とする前述の「海王星以遠天体の新カテゴリー」を構成する準惑星のサブクラスの設立を発表した。プルートイドと呼ばれるこの新しいクラスの天体には、冥王星、エリス、その他の海王星以遠準惑星が含まれるが、ケレスは除外される。IAUは、絶対等級が+1より明るいTNOは、準惑星である可能性が高いという前提のもと、惑星命名委員会と小惑星命名委員会の合同委員会によって命名されることを決定した。現在までに、2003 EL 61と2005 FY 9の2つのTNOのみが絶対等級の要件を満たしており、セドナ、オルクス、クワオアーなどの他の可能性のある準惑星は、小惑星委員会のみによって命名されている。[ 57 ] 2008年7月11日、惑星命名作業部会は2005 FY 9 Makemakeと命名し、[ 58 ] 2008年9月17日には2003 EL 61 Haumeaと命名した。[ 59 ]

国際天文学連合(IAU)が決定した定義を最も声高に支持している人物の中には、エリスの発見者であるマイク・ブラウン、アメリカ自然史博物館の天体物理学教授であるスティーブン・ソーター、そしてヘイデン・プラネタリウムの館長であるニール・ドグラース・タイソンなどがいる。
2000年代初頭、ヘイデン・プラネタリウムが1億ドルの 改修工事を受けていた際、タイソンはプラネタリウムで冥王星を9番目の惑星と呼ぶことを拒否した。[ 60 ]彼は、惑星を数えるよりも共通点に基づいてグループ分けしたいと説明した。この決定により、タイソンは主に子供たちから大量の嫌がらせの手紙を受け取った。[ 61 ] 2009年、タイソンは冥王星の降格について詳述した本を執筆した。
2007年1月号のサイエンティフィック・アメリカン誌の記事で、ソーターは、この定義が太陽系の形成と進化に関する現在の理論を取り入れていることを指摘した。すなわち、原始惑星系円盤の渦巻く塵から初期の原始惑星が出現したとき、いくつかの天体は限られた物質をめぐる最初の競争に「勝利」し、成長するにつれて重力が増大したためより多くの物質を蓄積し、より大きくなり、最終的には太陽系の他の天体をはるかに凌駕するようになったという理論である。近くの木星の重力の引力によって乱された小惑星帯と、構成天体が初期形成期間の終わりまでに集まるには間隔が広すぎたカイパーベルトは、どちらも集積競争に「勝利」できなかった。
「勝者」の天体の数と「敗者」の天体の数を比較すると、その対比は際立っています。各惑星が「軌道領域」[a]を占めるというソーターの概念を受け入れると、軌道支配力が最も低い惑星である火星は、その軌道領域にある他のすべての物質の5100倍も大きいのです。小惑星帯で最大の天体であるケレスは、その軌道にある物質のわずか3分の1を占めるに過ぎません。冥王星の比率はさらに低く、約7パーセントです。[ 62 ]マイク・ブラウンは、この軌道支配力の大きな違いは「どの天体が属し、どの天体が属さないかについて、全く疑いの余地を残さない」と主張しています。[ 63 ]
IAUの宣言にもかかわらず、多くの批評家は納得していない。定義は恣意的で分かりにくいと見なす人もいる。冥王星を惑星とする支持者の多くは、特にNASAの冥王星探査ミッション「ニュー・ホライズンズ」の責任者であるアラン・スターンが、定義の変更を求める請願書を天文学者の間で回覧している。スターンの主張は、賛成した天文学者は5%未満であるため、この決定は天文学界全体を代表するものではないというものだ。[ 53 ] [ 64 ]しかし、この論争を除外しても、定義にはいくつかの曖昧さが残っている。
主な論点の1つは、「軌道周辺の領域をクリアした」という表現の正確な意味である。アラン・スターンは、「準惑星と惑星の間に境界線を引くことは不可能で不自然だ」[ 65 ]と反論し、地球、火星、木星、海王星のいずれもその領域からデブリを完全に除去していないため、国際天文学連合の定義ではどれも惑星とはみなされないと主張している。[b]

マイク・ブラウンはこれらの主張に対し、主要惑星は軌道上の他の天体の軌道を完全に制御しているのであって、他の天体の軌道をクリアしていないわけではないと反論している。木星は軌道上に多数の小天体(トロヤ群小惑星)と共存しているかもしれないが、これらの天体が木星の軌道上に存在するのは、木星の巨大な重力の影響下にあるからにすぎない。同様に、冥王星は海王星の軌道を横切るかもしれないが、海王星ははるか昔に冥王星とその付随するカイパーベルト天体(プルティーノと呼ばれる)を3:2の共鳴状態に固定しており、つまり、冥王星は海王星の3回の公転ごとに太陽の周りを2回公転している。これらの天体の軌道は完全に海王星の重力によって決定されており、したがって、海王星は重力的に支配的である。[ 63 ]
2015年10月、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の天文学者ジャン=リュック・マーゴは、ある天体が特定の時間スケールでそのヒル半径の2√3の軌道領域をクリアできるかどうかから導き出される軌道領域クリアランスの指標を提案した。この指標は、準惑星と太陽系の惑星の間に明確な境界線を設ける。[ 66 ]計算は、主星の質量、天体の質量、および天体の公転周期に基づいている。太陽質量の恒星を周回する地球質量の天体は、恒星から最大400天文単位の距離で軌道をクリアする。冥王星の軌道にある火星質量の天体は、軌道をクリアする。冥王星を準惑星とするこの指標は、太陽系と太陽系外の両方に適用される。[ 66 ]
定義に反対する人の中には、「近隣を掃き清める」という概念は曖昧だと主張する人もいる。アリゾナ州ツーソンの惑星科学研究所所長で、この請願の主催者でもあるマーク・サイクス氏は、ナショナル・パブリック・ラジオでこの意見を述べた。同氏は、この定義は惑星を組成や形成によって分類するのではなく、実質的にはその位置によって分類していると考えている。同氏は、火星サイズかそれ以上の大きさの天体が冥王星の軌道の外側にある場合、軌道を掃き清める時間がないため、惑星とはみなされないと考えている。[ 67 ]
しかしブラウンは、「近隣の惑星を一掃する」という基準を放棄すれば、太陽系の惑星の数は8個から50個以上に増え、さらに数百個の惑星が発見される可能性があると指摘している。[ 68 ]

国際天文学連合の定義では、惑星は自身の重力によって静水圧平衡状態になるのに十分な大きさでなければならないと規定されています。つまり、惑星は球形または楕円形になります。ある一定の質量までは、物体は不規則な形状をしていてもよく、その質量を超えると重力が物体を自身の重心に向かって引き寄せ始め、最終的に楕円形に崩壊します。(太陽系の大きな天体で真に球形のものはありません。多くは球形であり、土星の大きな衛星や準惑星ハウメアなど、いくつかの天体は高速回転や潮汐力によってさらに楕円形に変形していますが、それでも静水圧平衡状態にあります。[ 69 ])
しかし、物体が静水圧平衡に達したと言える正確な時点はありません。ソーターが記事で指摘したように、「惑星を区別する丸みの度合いをどのように定量化すればよいのでしょうか?その形状が球体から10パーセントまたは1パーセントずれている場合、重力がそのような天体を支配しているのでしょうか?自然界には丸い形状と丸くない形状の間に空いている隙間がないため、境界は恣意的な選択になります。」[ 62 ]さらに、物体の質量が物体を楕円体に圧縮する時点は、物体の化学組成によって異なります。エンケラドゥスやミランダのような氷でできた物体は、ベスタやパラスのような岩石でできた物体よりも容易にその状態になります。[ 68 ]重力崩壊、衝突、軌道共鳴などの潮汐力、放射性崩壊からの熱エネルギーも、物体が楕円体になるかどうかに影響します。土星の氷の衛星ミマスは楕円形である(ただし、もはや静水圧平衡状態ではない)が、海王星のより大きな衛星プロテウスは、同様の組成であるが、太陽からの距離が大きいためより低温であり、不規則な形をしている。さらに、はるかに大きなイアペトゥスは楕円形であるが、現在の自転速度から予想される寸法ではないため、かつては静水圧平衡状態にあったが、現在はそうではないことを示している[ 70 ]。地球の月についても同様である[ 71 ] [ 72 ]。惑星として広く認められている水星でさえ、静水圧平衡状態にはない[ 73 ] 。したがって、IAUの定義は、水星を惑星として含めているため、IAU自身によっても文字通りに解釈されておらず、実際には、静水圧平衡の要件は無視され、丸みを帯びているという要件が優先されている[ 74 ] 。

国際天文学連合の定義では、衛星は準惑星のカテゴリーから明確に除外されているが、「衛星」という用語を直接定義しているわけではない。[ 55 ]当初の草案では、冥王星とその最大の衛星カロンは、重心がどちらの天体の体積外にあるため例外とされた。最初の提案では、冥王星とカロンは二重惑星に分類され、2つの天体が太陽の周りを一緒に公転していた。しかし、最終草案では、相対的な大きさは似ているものの、現在準惑星に分類されるのは冥王星のみであることが明確にされた。[ 55 ]

しかし、月はそれでも惑星と呼ばれるに値すると主張する人もいる。1975年、アイザック・アシモフは、月の公転周期は地球の太陽周回軌道と同期しており、黄道面から見ると月は決して自分自身に戻ってくることはなく、本質的には月は独自の軌道で太陽の周りを公転していると指摘した。[ 75 ]
また、太陽を直接周回していない衛星であっても、真の惑星と共通する特徴を示すものが多い。太陽系には、静水圧平衡に達するほど質量が大きい衛星が19個ある(いわゆる惑星質量衛星)。物理的パラメータだけを考慮すれば、これらは惑星とみなされるだろう。木星の衛星ガニメデと土星の衛星タイタンはどちらも水星より大きく、タイタンには地球よりも厚い大気さえある。イオやトリトンのような衛星は、明白で継続的な地質活動を示しており、ガニメデには磁場がある。他の恒星の周りを公転する恒星が依然として恒星と呼ばれるのと同様に、惑星の周りを公転し、それらの特徴をすべて共有する天体も惑星と呼べると主張する天文学者もいる。[ 76 ] [ 77 ] [ 78 ]実際、マイク・ブラウンはこの問題の分析でまさにそのような主張をしており、次のように述べている。 [ 63 ]
直径400kmの氷の球体が興味深い地質を持っているかもしれないという理由で惑星として数えられるべきだという一貫した主張をするのは難しい。一方 、巨大な大気、メタンの湖、そして劇的な嵐を持つ直径5000kmの衛星(タイタン)は、呼び方はどうであれ、同じカテゴリーに入れるべきではない。
しかし彼は続けて、「ほとんどの人にとって、丸い衛星(月を含む)を『惑星』と考えることは、惑星とは何かという概念に反する」と述べている。[ 63 ]
アラン・スターンは、惑星の定義において位置は重要ではなく、地球物理学的属性のみを考慮に入れるべきだと主張し、惑星質量を持つ衛星に対して衛星惑星という用語を提案している。[ 79 ]
1992 年以降、太陽系外惑星、つまり他の恒星の周りを回る惑星サイズの天体 ( 2026 年 4 月 23 日現在、1,061 個の多重惑星系を含む4,809 個の惑星系に6,416 個の惑星) が発見されたことで[ 80 ]、惑星の性質についての議論が予想外の形で広がった。これらの惑星の多くはかなりの大きさで、小さな恒星の質量に近づいているが、新たに発見された褐色矮星の多くは逆に、惑星とみなされるほど小さい。[ 81 ]低質量星と巨大ガス星の物質的な違いは明確ではない。大きさや相対的な温度を除けば、木星のような巨大ガス星と主星を区別するものはほとんどない。どちらも全体的な組成は似ており、水素とヘリウム、そして大気中に微量の重元素が含まれている。一般的に受け入れられている違いは形成過程にある。恒星は、星雲内のガスが重力崩壊を起こして「上から下へ」形成されたと言われており、そのためほぼ完全に水素とヘリウムで構成されていると考えられている。一方、惑星は、若い恒星の周りを公転する塵やガスが集積して「下から上へ」形成されたと言われており、そのためケイ酸塩や氷の核を持っていると考えられている。[ 82 ]今のところ、ガス惑星がそのような核を持っているかどうかは不明だが、木星探査機ジュノーがこの問題を解決する可能性がある。もしガス惑星が恒星と同じように形成される可能性があるとすれば、そのような天体を惑星ではなく、公転する低質量恒星とみなすべきかどうかという疑問が生じる。

従来、恒星の定義となる特徴は、天体の中心核で水素を核融合させる能力である。しかし、褐色矮星のような恒星は常にその区別に異議を唱えてきた。持続的な水素1の核融合を開始するには小さすぎるため、褐色矮星は重水素を核融合させる能力によって恒星としての地位を与えられてきた。しかし、この同位体の相対的な希少性のため、このプロセスは恒星の寿命のごく一部しか続かず、したがってほとんどの褐色矮星は発見されるずっと前に核融合を停止しているだろう。[ 83 ]連星やその他の多重星形成は一般的であり、多くの褐色矮星は他の恒星の周りを公転している。したがって、褐色矮星は核融合によってエネルギーを生成しないため、惑星と表現できる。実際、アリゾナ大学の天文学者アダム・バロウズは、「理論的な観点から言えば、形成様式がどれほど異なっていても、太陽系外巨大惑星と褐色矮星は本質的に同じである」と主張している。[ 84 ]バロウズはまた、白色矮星のような恒星の残骸は恒星とみなされるべきではないと主張している[ 85 ]。この立場は、シリウスBのような軌道上の白色矮星が惑星とみなされる可能性があることを意味する。しかし、天文学者の間での現在の慣習は、生涯を通じて原子核融合を維持する能力を持つほど質量が大きく、ブラックホールではない天体はすべて恒星とみなされるべきであるというものである[ 86 ] 。
混乱は褐色矮星だけにとどまらない。マリア・ロサ・サパテロ・オソリオらは、若い星団で、あらゆる種類の核融合を維持するのに必要な質量(現在では木星質量の約13倍と計算されている)よりも小さい質量の天体を多数発見した。[ 87 ]これらは「自由浮遊惑星」と呼ばれている。なぜなら、現在の太陽系形成理論では、惑星の軌道が不安定になると、惑星は恒星系から完全に弾き出される可能性があると示唆されているからである。[ 88 ]しかし、これらの「自由浮遊惑星」が恒星と同じように形成された可能性もある。[ 89 ]

2003年、国際天文学連合の作業部会は、太陽系外惑星と褐色矮星の定義を確立するための立場表明[ 90 ]を発表しました。現在まで、これはこの問題に関してIAUが提供した唯一の指針となっています。2006年の惑星定義委員会は、太陽系外惑星も考慮に入れなければ惑星の定義の問題はすでに解決が困難であるとして、これに異議を唱えたり、自分たちの定義に組み込んだりしませんでした。[ 91 ]この作業定義は、2018年8月にIAUのF2委員会:太陽系外惑星と太陽系によって修正されました。 [ 92 ]現在、太陽系外惑星の公式な作業定義は次のとおりです。
- 重水素の熱核融合の限界質量(現在、太陽金属量を持つ天体の場合、木星質量の13倍と計算されている)を下回る真の質量を持ち、恒星、褐色矮星、または恒星残骸の周りを公転し、中心天体との質量比がL4/L5不安定性(M/M central < 2/(25+ √ 621 ))を下回る天体は、「惑星」である(どのように形成されたかは関係ない)。
- 系外天体が惑星とみなされるために必要な最小質量/サイズは、太陽系で使用されているものと同じであるべきである。
国際天文学連合(IAU)は、この定義は知識の向上に伴って変化していく可能性があると指摘した。

この定義では、惑星であるかどうかの決定的な特徴は、形成や組成ではなく、位置である。質量が木星質量の 13 倍未満の自由浮遊天体は「亜褐色矮星」であるのに対し、核融合を起こしている恒星の周りを公転している天体は、他のすべての点で同じであっても惑星である。さらに、2010 年に Burrows、David S. Spiegel、John A. Milsom が発表した論文では、太陽の 3 倍の金属量を持つ褐色矮星は、木星質量の 11 倍という低い質量でも重水素を核融合させることができることを示し、木星質量 13 倍という基準に疑問を投げかけた。[ 93 ]
また、13木星質量というカットオフ値には、正確な物理的意味はありません。このカットオフ値より質量が低い天体でも、重水素の核融合が起こることがあります。核融合される重水素の量は、ある程度、天体の組成に依存します。[ 93 ] 2011年の時点で、太陽系外惑星百科事典には、25木星質量までの天体が含まれており、「観測された質量スペクトルに13木星質量付近に特別な特徴がないという事実は、この質量制限を忘れるという選択を裏付けている」と述べています。[ 94 ] 2016年の時点で、この制限は質量と密度の関係の研究に基づいて、 60木星質量に引き上げられました。 [ 95 ] [ 96 ]系外惑星データエクスプローラーには、木星質量の 24 倍までの天体が含まれていますが、次の注意書きがあります。「IAU 作業部会による木星質量の 13 倍という区別は、岩石質の核を持つ惑星には物理的に根拠がなく、sin i の曖昧さのために観測的に問題があります。」[ 97 ] NASA系外惑星アーカイブには、質量 (または最小質量) が木星質量の 30 倍以下の天体が含まれています。[ 98 ]
惑星と褐色矮星を区別するもう一つの基準は、重水素燃焼、形成過程、位置ではなく、中心核の圧力がクーロン圧力か電子縮退圧力のどちらによって支配されているかである。[ 99 ] [ 100 ]
ある研究では、10 M Jupを超える天体は重力不安定性によって形成され、核の集積によって形成されたものではないため、惑星と考えるべきではないと示唆している。[ 101 ]
2016年の研究では、質量と半径の傾向において、ガス惑星と褐色矮星の間に顕著な違いは見られないことが示されています。約土星質量から約0.080 ± 0.008 M☉(水素燃焼の開始)までは、質量が増加するにつれて半径はほぼ一定のままであり、13 M Jを超えても明らかな違いは発生しません。この基準では、褐色矮星は恒星よりも惑星に近いと言えます。[ 102 ]
国際天文学連合の定義に内在する曖昧さは、2005年12月にスピッツァー宇宙望遠鏡が木星のわずか8倍の質量を持ち、独自の惑星系の始まりと思われる天体Cha 110913-773444 (上図)を観測した際に浮き彫りになった。もしこの天体が別の恒星の周りを公転していたら、惑星と呼ばれていただろう。[ 103 ]
2006年9月、ハッブル宇宙望遠鏡は、約200天文単位の距離で若い伴星を周回する天体CHXR 73 b (左)を撮影した。CHXR 73 bは木星質量の12倍で、重水素核融合の閾値をわずかに下回っており、厳密には惑星である。しかし、主星から非常に遠いため、小さな星の原始惑星系円盤内で形成されたとは考えられず、したがって、星と同様に重力崩壊によって形成されたに違いない。[ 104 ]
2012年、フランスのグルノーブルにある惑星学・天体物理学研究所のフィリップ・デロルムは、 CFBDSIR 2149-0403の発見を発表した。これは、地球から100光年以内にある、独立して運動する木星質量の4~7倍の天体で、 AB Doradus運動群の一部を形成している可能性が高い。スペクトルはT型褐色矮星と共通しているが、デロルムは惑星である可能性を推測している。[ 105 ]
2013年10月、ハワイ大学のマイケル・リュー博士率いる天文学者チームは、木星のわずか6.5倍の質量を持つと推定される孤立した自由浮遊L型矮星PSO J318.5-22を発見した。これは、これまでに発見された準褐色矮星の中で最も質量が小さいものである。[ 106 ]
2019年、スペインのカラール・アルト天文台の天文学者たちは、木星の約半分の質量を持つガス惑星GJ3512bが、赤色矮星GJ3512の周りを204日で公転していることを発見した。このような巨大なガス惑星が、このような小さな星の周りをこのような広い軌道で公転していることは、降着によって形成された可能性は非常に低く、星と同様に円盤の断片化によって形成された可能性が高い。[ 107 ]
最後に、純粋に言語学的な観点から言えば、国際天文学連合(IAU)が「惑星」と「準惑星」の間に設けた二分法が問題となる。「準惑星」という用語は、名詞(惑星)と形容詞(準惑星)という2つの単語から成り立っていると言える。そのため、IAUが準惑星を惑星の一種ではないと明確に定義しているにもかかわらず、この用語は準惑星が惑星の一種であることを示唆している可能性がある。したがって、この定義によれば、「準惑星」と「小惑星」は複合名詞と考えるのが最も適切である。言語学ブログのベンジャミン・ジマーはこの混乱を次のように要約している。「IAUが準惑星を『真の』惑星とは区別して考えてほしいと考えているという事実は、『準惑星』という語彙を、『ウェルシュ・ラビット』(実際にはウサギではない)や『ロッキー・マウンテン・オイスター』(実際にはカキではない)といった奇妙なものと同じカテゴリーに分類してしまうことになる。」[ 108 ] 2006 年 10 月に IAU の最初の決定に参加した歴史家であり人気科学ライターのダヴァ・ソベルは、ナショナル パブリック ラジオのインタビューで、「準惑星は惑星ではなく、天文学には星である矮星と銀河である矮星銀河があるので、誰も好むことのできない用語が準惑星です」と述べています。[ 109 ]マイク・ブラウンはスミソニアンとのインタビューで、「力学派のほとんどの人は『準惑星』という言葉を本当に望んでいませんでしたが、冥王星支持派によって押し通されました。そのため、準惑星が惑星ではないというばかげた荷物が残されています」と述べています。[ 110 ]
逆に、ストックホルム天文台の天文学者ロバート・カミングは、「『小惑星』という名称は、非常に長い間『小惑星』とほぼ同義語でした。ですから、『準惑星』の導入による曖昧さや混同の危険性について不満を言うのは、私にはかなりばかげているように思えます」と述べている。[ 108 ]
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